Documentos sobre tecnología de control de robots (2)

Documento sobre tecnología de control de robots, parte 2

Aplicación del control inteligente en la tecnología robótica

Resumen: La inteligencia de los robots comienza desde cero, desde el nivel más bajo hasta el más alto. -Nivel.Con el avance de la ciencia y la tecnología, se ha desarrollado continuamente. Con el desarrollo de la tecnología informática, la tecnología de redes, la inteligencia artificial, los nuevos materiales y la tecnología MEMS, las tendencias de desarrollo de la inteligencia, las redes y la miniaturización se han vuelto prominentes. Este artículo analiza principalmente la aplicación del control inteligente en robótica.

Palabras clave: Tecnología de robot de control inteligente

1. Introducción

El robot industrial es un sistema dinámico complejo, no lineal, fuertemente acoplado y multivariable que opera a menudo. incertidumbres y, a menudo, es difícil establecer un modelo matemático preciso utilizando el conocimiento previo existente del modelo de dinámica del robot. Incluso si se establece un determinado modelo, es muy complejo y computacionalmente intensivo, y no puede cumplir con los requisitos del control en tiempo real. del robot. La aparición del control inteligente proporciona nuevas formas de resolver algunos problemas en el control de robots. Dado que el control inteligente tiene las características de optimización general, independencia de los modelos de objetos, autoaprendizaje y autoadaptación, se pueden lograr buenos resultados utilizándolo para resolver problemas de control complejos como los robots.

2. Descripción general de los robots inteligentes

Cuando se trata de robots inteligentes, es fácil pensar en inteligencia artificial. Hay tres escuelas diferentes de inteligencia artificial: la escuela de simulación biológica, la escuela de psicología y la escuela de conductismo. A mediados de la década de 1950, la escuela conductista dominaba. Los estudiosos de la escuela conductista creen que la mayor parte del conocimiento humano no puede describirse con precisión mediante métodos matemáticos y proponen un sistema de razonamiento simbólico que utiliza símbolos para expresar el conocimiento en una computadora, es decir, un sistema experto. Los sistemas expertos utilizan reglas o redes semánticas para representar reglas de conocimiento. Sin embargo, parte del conocimiento humano no puede describirse mediante reglas explícitas. Por lo tanto, los sistemas expertos alguna vez estuvieron en problemas. En los últimos años, la tecnología de redes neuronales ha logrado ciertos avances, lo que ha activado la escuela de simulación biológica. Los robots inteligentes son los portadores de la investigación sobre inteligencia artificial, pero existen grandes diferencias entre los dos. Por ejemplo, para un robot de ensamblaje inteligente, es necesario obtener la información de ensamblaje en el dibujo a través del sistema de visión, descubrir y encontrar las piezas de trabajo requeridas mediante el análisis y ensamblar las piezas de trabajo una por una en la secuencia de ensamblaje correcta. Por lo tanto, los robots inteligentes necesitan tener tecnología de expresión y adquisición de conocimientos y un plan de montaje. Al mismo tiempo, al descubrir y buscar piezas de trabajo, se debe utilizar tecnología de reconocimiento de patrones para encontrar las piezas de trabajo en el dibujo. El montaje es un proceso complejo. Puede requerir una tecnología de control híbrida de fuerza y ​​posición, o se puede instalar una muñeca flexible en el cuerpo del robot para completar la tarea. Los robots inteligentes cubren una amplia gama de áreas y tienen altos requisitos técnicos. Son una combinación de tecnologías avanzadas y nuevas. Entonces, ¿qué es exactamente un robot inteligente? Hasta el momento, todavía no existe una definición unificada de robot inteligente a nivel internacional. Generalmente se cree que los robots inteligentes son máquinas con percepción, pensamiento y acción. La llamada percepción se refiere a la capacidad de descubrir, comprender y describir el entorno externo y el propio estado. Por ejemplo, en operaciones de montaje, para poder encontrar e identificar las piezas de trabajo necesarias, es necesario utilizar sensores visuales para detectar las piezas de trabajo. Al mismo tiempo, para acercarse a la pieza de trabajo, los robots inteligentes deben reconocer obstáculos e implementar movimientos para evitarlos en un entorno no estructurado. Todos ellos dependen del sistema sensorial del robot inteligente, es decir, de una variedad de sensores. El llamado pensamiento se refiere a la propia capacidad del robot para resolver problemas. Por ejemplo, un robot de ensamblaje puede encontrar el método de ensamblaje y la secuencia de piezas de una máquina compleja de acuerdo con los requisitos de diseño, y ordenar el mecanismo de ejecución, es decir, la parte de acción, para ensamblar y completar la máquina. Dispone de mecanismos y dispositivos de accionamiento que pueden completar el trabajo. Por tanto, un robot inteligente es un complejo complejo de software y hardware. Aunque no existe una definición unificada de robots inteligentes, todavía existe una comprensión perceptiva a través de la investigación de robots inteligentes específicos.

3. La arquitectura de los robots inteligentes

La arquitectura de los robots inteligentes incluye principalmente dos aspectos: sistema de hardware y sistema de software.

Debido a los diferentes propósitos de los robots inteligentes, la composición del sistema de hardware también es diferente. La estructura sigue el modelo de los humanos. El sistema incluye principalmente un sistema de visión, un mecanismo para caminar, un manipulador, un sistema de control y una interfaz hombre-máquina. Como se muestra en la Figura 1:

2.1 Sistema de visión

Los robots inteligentes utilizan sistemas de visión artificial para simular los ojos humanos. El sistema visual se puede dividir en tres partes: adquisición de imágenes, procesamiento de imágenes y comprensión de imágenes.

El sensor visual es un dispositivo que convierte la señal luminosa de la escena en una señal eléctrica. Los primeros robots inteligentes utilizaban cámaras guía de luz como sensores visuales del robot. En los últimos años se han desarrollado sensores visuales de estado sólido, como dispositivos de carga acoplada (CCD) y dispositivos CMOS semiconductores de óxido metálico. En comparación con las cámaras de televisión, los sensores de visión de estado sólido son pequeños y livianos, por lo que se utilizan ampliamente. La señal eléctrica obtenida por el sensor visual se convierte en una señal digital a través de A/D, es decir, una imagen digital. Un sensor de visión única solo puede obtener imágenes planas y no puede obtener información de profundidad o distancia. Actualmente, se están realizando investigaciones para utilizar visión estéreo binocular o sensores de distancia para obtener información de visión estéreo tridimensional. Pero hasta el momento no existe un dispositivo sencillo y práctico. La imagen digital se procesa, se extraen las características y luego la parte de comprensión de la imagen identifica el paisaje externo.

　2.2 Mecanismo de marcha

El mecanismo de marcha de los robots inteligentes incluye bípedos con ruedas, sobre orugas o reptantes y humanoides. En la actualidad, la mayoría de los robots inteligentes utilizan mecanismos de marcha con ruedas, sobre orugas o arrastrándose, que son sencillos y cómodos de implementar. Los robots bípedos comenzaron a aparecer en 1987, seguidos de los robots de cuatro y seis patas. Hacer que los robots caminen como humanos es un sueño que los científicos siempre han perseguido.

2.3 Manipulador

Los robots inteligentes pueden tomar prestada la estructura manipuladora de los robots industriales. Sin embargo, es necesario aumentar el grado de libertad de la mano y también debe estar equipada con sensores como el tacto, la presión, la fuerza y ​​el deslizamiento para producir movimientos suaves, flexibles y confiables para completar operaciones complejas.

　2.4 Sistema de control

La fusión de información multisensor, planificación de movimiento, modelado ambiental, razonamiento inteligente, etc. de robots inteligentes requiere una gran cantidad de memoria y alta velocidad, Capacidades de procesamiento en tiempo real. La estructura actual de von Norman sigue siendo insuficiente como controlador de robots inteligentes. Con la aparición de las computadoras fotónicas y las estructuras de procesamiento paralelo, los robots inteligentes tendrán mayores capacidades de procesamiento. Los robots aparecerán con mayor energía de potasio.

　2.5 Interfaz hombre-máquina

La interfaz hombre-máquina de los robots inteligentes incluye robots que pueden hablar, escuchar y tener conexiones de red, micrófonos, parlantes, sistemas de síntesis y reconocimiento de voz, para que el robot pueda escuchar las instrucciones humanas y pueda comunicarse con las personas en lenguaje natural. El robot también necesita tener acceso a la red, y las personas pueden controlar y operar el robot a través de tecnología de red y comunicación.

A medida que la investigación sobre robots inteligentes continúa profundizándose, se utilizan cada vez más sensores diversos y tecnologías unitarias como la fusión de información, la planificación, la resolución de problemas, la cinemática y los cálculos dinámicos continúan mejorando. Las capacidades generales de inteligencia Los robots inteligentes se mejoran continuamente y, al mismo tiempo, la estructura del sistema se vuelve compleja. Un robot inteligente es un sistema complejo con múltiples CPU, que deben dividirse en varios módulos o estructuras jerárquicas. En esta estructura, cuestiones como cómo descomponer funciones, cómo determinar las relaciones temporales y cómo asignar recursos espaciales son cuestiones clave que afectan directamente las capacidades de inteligencia de todo el sistema. Al mismo tiempo, para garantizar la expansión del sistema inteligente y facilitar las actualizaciones tecnológicas, se requiere que la estructura del sistema tenga un cierto grado de apertura para garantizar que las capacidades inteligentes se mejoren continuamente, que puedan ingresar nuevos o más sensores, y Se pueden utilizar varios algoritmos en combinación, lo que hace que la estructura del sistema se haya convertido en un problema complejo que debe estudiarse y resolverse en sí mismo. La arquitectura de un robot inteligente tiene como objetivo definir las relaciones mutuas y la asignación funcional entre las diversas partes de un sistema de robot inteligente, y determinar la relación de flujo de información y la estructura informática lógica de un robot inteligente o de múltiples sistemas de robots inteligentes. Para un robot específico, se puede decir que es la estructura general del sistema de control y procesamiento de información del robot, que no incluye la estructura mecánica del robot. De hecho, cada robot tiene su propia arquitectura. En la actualidad, la mayoría de los sistemas de control de robots industriales tienen una estructura de dos capas. La capa superior es responsable de los cálculos cinemáticos y la interacción persona-computadora, y la capa inferior es responsable del servocontrol de cada articulación.

Referencias:

[1] Zuo Min, Zeng Guangping. Investigación sobre control inteligente de robots basado en evolución paralela [J]. /p> p>

[2] Chen Su, Si Kuangshu. Diseño de un sistema de control inteligente para robots humanoides totalmente autónomos [J]. 3] Kang Yawei. Control inteligente de motores de robots móviles [J]. Tecnología de fabricación de equipos, 2010.08: 102-103.

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